Diketahui:

• K_p = 1/9
• P_total = 5 atm

Ditanyakan:

$\alpha?$

Dijawab:

K_p ⟶ tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial.

Secara umum untuk reaksi kesetimbangan berikut:

aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)

rumusan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan ($K_{\text{p}}$) adalah 

$K_{\text{P}}=\frac{\left(P_{\text{C}}\right)^c\left(P_{\text{D}}\right)^d}{\left(P_{\text{A}}\right)^a\left(P_{\text{B}}\right)^b}\ \$

Keterangan:

• 𝑃_𝐴 = Tekanan parsial zat A saat setimbang
• 𝑃_𝐵 = Tekanan parsial zat B saat setimbang
• 𝑃_C = Tekanan parsial zat C sat setimbang
• 𝑃_𝐷 = Tekanan parsial zat D saat setimbang 

*HANYA fasa gas (g) yang disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan.

Untuk reaksi:

2HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g) 

Tetapan kesetimbangannya adalah

$K_{\text{p}}=\frac{\left(\text{P}_{\text{H}_2}\right)\left(\text{P}_{\text{I}_2}\right)\text{}\text{}}{\left(\text{P}_{\text{HI}}\right)^2}\ \$

• Buat persamaan reaksi kesetimbangan dan tentukan mol mula-mula, mol reaksi, dan mol saat setimbang

misal mol awal HI = 1 mol dan mol HI saat bereaksi = x, maka:

n total = mol pereaksi pada saat setimbang + mol produk pada saat setimbang

n total = mol HI + mol H₂ + mol I₂

n total = (1-x) + 1/2x + 1/2x

n total = 1 mol

• Tentukan tekanan parsial masing-masing zat

$P=\frac{\text{mol gas yang ditanyakan}}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}\$

$P_{\text{HI}}=\frac{\text{mol HI }}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}$ $=\frac{\text{1 - x }}{\text{1}}\times5\ \text{atm = }\ 5-5\text{x}\ \text{atm}\$

$P_{\text{H}_2}=\frac{\text{mol H}_2}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}$ $=\frac{\frac{1}{2}\text{x }}{\text{1}}\times5\ \text{atm = }2,5\text{x}\text{ atm}$

$P_{\text{I}_2}=\frac{\text{mol I}_2}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}$ $=\frac{\frac{1}{2}\text{x }}{\text{1}}\times5\ \text{atm = 2,}5\text{x}\ \text{atm}$

• Tentukan mol yang bereaksi (x) dari rumus K_p

$K_{\text{p}}=\frac{\left(P_{\text{H}_2}\right)\left(P_{\text{I}_2}\right)\text{}\text{}}{\left(P_{\text{HI}}\right)^2}\ \$

$\frac{1}{9}=\frac{\left(\text{2,5x}\right)\left(\text{2,5x}\right)\text{}\text{}}{\left(\text{5 - 5x}\right)^2}$

$\sqrt{\frac{1}{9}\ \ }=\frac{\sqrt{\left(\text{2,5 x}\right)^2}}{\sqrt{\left(\text{5-5x}\right)^2}}\ \ \ \$

$\frac{1}{3}=\frac{2,5\ \text{x}}{5-\text{5x}}\ \ \$

$5-\text{5x}=7,5\text{x}\ \ \$

$12,5\text{x}\ =5\ \ \ \$

$\text{x}=\frac{5}{12,5}$

$\text{x}=0,4\$

mol HI saat bereaksi = x = 0,4

• Tentukan % HI yang terurai

$\alpha=\frac{\text{mol yang terdisosiasi}}{\text{mol mula−mula}}\times100\%\$$=\frac{0,40}{1}\times100\%\ =\ 40\%$

Jadi banyaknya HI yang terurai adalah 40%.

Pergeseran kesetimbangan pengaruh konsentrasi

Perubahan konsentrasi pada suatu sistem kesetimbangan akan berakibat pada pergeseran kesetimbangan ke arah spesi yang konsentrasinya lebih kecil. 

• Jika konsentrasi salah satu spesi ditambah, kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi yang tidak ditambah.
• Jika konsentrasi salah satu spesi dikurangi, maka kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi yang dikurangi tersebut.

Untuk reaksi:

6NO(g) + 4NH₃(g) ⇌ 5N₂(g) + 6H₂O(g)

NO pada reaksi di atas merupakan pereaksi sehingga apabila konsentrasi gas NO diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk. Jika kesetimbangan bergeser ke arah produk, maka konsentrasi gas NO dan gas NH₃ (ammonia) akan berkurang, sedangkan konsentrasi gas N₂ dan gas H₂O akan meningkat.

Jadi, jika konsentrasi gas NO diperbesar, pernyataan yang benar adalah produksi gas nitrogen meningkat.

Diketahui:

Reaksi kesetimbangan: H₂ (g) + I₂ (g) ⇌ 2 HI (g)  K_c = 16

Ditanyakan:

K₁ = K_c untuk reaksi HI(g) ⇌ ½ H₂(g) + ½ I₂(g)

K₂ = K_c untuk reaksi 2H₂(g) + 2I₂(g) ⇌ 4HI(g)   

Dijawab:

Hubungan nilai tetapan kesetimbangan antara reaksi-reaksi yang berkaitan

• Jika reaksi dibalik, K menjadi $\frac{1}{K}\$
• Jika reaksi dikali x, K menjadi $K^{\text{x}}$
• Jika reaksi dibagi x , K menjadi $\sqrt[\text{x}]{K}$
• Jika reaksi–reaksi dijumlahkan, harga-harga K dikalikan

Agar diperoleh reaksi HI(g) ⇌ ½H₂(g) + ½I₂(g), maka:

reaksi H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)  K_c = 16 harus dibalik dan dibagi 2.

• Jika reaksi dibalik, K menjadi $\frac{1}{K}\$
• Jika reaksi dibagi x , K menjadi $\sqrt[\text{x}]{K}$

sehingga:

$K_1=\sqrt{\frac{1}{K_{\text{c}}}}$

$K_1=\sqrt{\frac{1}{16}}\$

$K_1=\frac{1}{4}$

Agar diperoleh reaksi 2H₂(g) + 2I₂(g) ⇌ 4HI(g), maka:

reaksi H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)  K_c = 16 harus dikali 2

• Jika reaksi dikali x, K menjadi $\left(K\right)^{\text{x}}$

sehingga:

$K_2=\left(K_c^{ }\right)^2$

$K_2=\left(16\right)^2$

$K_2=256$

Jadi, K₁ dan K₂ untuk dua reaksi pada soal adalah 1/4 dan 256.

Diketahui:

• Persamaan reaksi: 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)
• T = 227 ^oC + 273 = 500 K
• K_p = 4
• R = 0,082 L.atm/mol.K

Ditanyakan:

K_c​? 

Dijawab:

Hubungan K_p dan K_c

$K_{\text{p}}=K_{\text{c}}\left(RT\right)^{\Delta n}\$

dengan:

• $\Delta n$ = jumlah koefisien gas produk dikurangi jumlah koefisien gas pereaksi
• T = suhu
• R = tetapan gas ideal

Untuk reaksi

  2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)

$\Delta n\ =$ koefisien gas produk (kanan) - koefisien gas pereaksi (kiri)

$\Delta n\ =1-2=-1\$

$K_{\text{p}}=K_{\text{c}}\left(RT\right)^{\Delta n}\$

$4=K_{\text{c}}\left(0,082\times500\right)^{-1}\ \$

$4=\frac{K_{\text{c}}}{\left(0,082\times500\right)^1\ }\$

$K_{\text{c}}=\left(0,082\times500\right)\ \times4\ \$

$K_{\text{c}}=41\times4\$

$K_{\text{c}}=164$   

Jadi K_c untuk soal di atas adalah 164.

Laju reaksi menyatakan laju berkurangnya jumlah pereaksi atau laju bertambahnya jumlah hasil reaksi dalam satuan waktu. Satuan jumlah zat bermacam-macam, misalnya gram, mol, atau konsentrasi. Sedangkan satuan waktu digunakan detik, menit, jam, hari, ataupun tahun. Dalam reaksi kimia banyak digunakan zat kimia yang berupa larutan atau berupa gas dalam keadaan tertutup, sehingga dalam laju reaksi digunakan satuan konsentrasi (molaritas).

Berdasarkan persamaan reaksi berikut:

A + B ⇌ C

A dan B merupakan pereaksi sehingga akan mengalami pengurangan tiap satuan waktu. Sedangkan C merupakan hasil reaksi sehingga akan terus bertambah tiap satuan waktu. Interpretasi ini sesuai dengan daerah berwarna kuning.

Reaksi kesetimbangan adalah reaksi di mana zat-zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat pereaksi. Reaksi berlangsung 2 arah yang ditandai dengan panah bolak-balik.

Pada keadaaan setimbang, konsentrasi pereaksi dan konsentrasi produk tidak berubah (tetap) seiring bertambahnya waktu (Laju reaksi pereaksi = Laju pereaksi produk). Interpretasi ini sesuai dengan daerah berwarna abu.

Jadi berdasarkan grafik pada soal, pernyataan yang tepat adalah daerah berwarna kuning adalah grafik laju reaksi dan daerah berwarna abu adalah grafik kesetimbangan.

Tetapan Kesetimbangan ⟶ Pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi zat-zat produk yang dipangkatkan koefisien reaksinya, dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat reaktan yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Secara umum untuk reaksi kesetimbangan berikut:

aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)

rumusan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ($K_{\text{c}}$) adalah: 

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^c\left[\text{D}\right]^d}{\left[\text{A}\right]^a\left[\text{B}\right]^b}$

Keterangan:

•  [A] = konsentrasi kesetimbangan A
•  [B] = konsentrasi kesetimbangan B
•  [C] = konsentrasi kesetimbangan C
•  [D] = konsentrasi kesetimbangan D

*Zat padat murni (s) dan zat cair murni (l) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi.

Untuk reaksi:

• A(g) + 2B(g) ⇌ 2C(g) + 3D(g) ⟶ $K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^2\left[\text{D}\right]^3}{\left[\text{A}\right]\left[\text{B}\right]^2}\ \$

• 2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g) + 3D(g) ⟶ $K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^2\left[\text{D}\right]^3}{\left[\text{A}\right]^2\left[\text{B}\right]}\ \ \$

• 2A(s) + B(s) ⇌ 2C(g) + 3D(g)⟶ $K_{\text{c}}=\left[\text{C}\right]^2\left[\text{D}\right]^3\ \ \$

• 2A(g) + B(aq) ⇌ 2C(g) + 3D(l)⟶ $K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^2}{\left[\text{A}\right]^2\left[\text{B}\right]^{ }}\ \$

• 2A(aq) + B(l) ⇌ 2C(g) + 3D(aq)⟶ $K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^2\left[\text{D}\right]^3}{\left[\text{A}\right]^2}\ \ \$

Persamaan reaksi yang tepat berdasarkan ungkapan tetapan kesetimbangan dalam soal adalah:

2A(aq) + B(l) ⇌ 2C(g) + 3D(aq)

Kenaikan suhu erat kaitannya dengan data entalpi reaksi yang menunjukkan reaksi tersebut berlangsung secara eksoterm atau endoterm.

• Jika suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm (∆H = +)
• Jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm (∆H = -)

Tidak seperti perubahan konsentrasi, volume, atau tekanan, perubahan suhu tidak hanya menggeser kesetimbangan, tetapi juga mengubah nilai K.

Untuk reaksi:

4NH₃(g) + 5O₂(g) ⇌ 4NO(g) + 6H₂O(g)       ∆H = - kJ

Reaksi pembentukan ke kanan merupakan reaksi eksoterm (ΔH = -) sehingga reaksi ke kiri merupakan reaksi endoterm (ΔH = +). Apabila suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah endoterm atau ke arah kiri. Akibatnya, jumlah NH₃ dan O₂ bertambah, sedangkan jumlah NO dan H₂O berkurang.

Jadi, apabila suhu dinaikkan, maka jumlah NO berkurang dan jumlah H₂O berkurang, karena reaksi ke kiri merupakan reaksi endoterm.

Reaksi reversible atau reaksi bolak balik adalah reaksi di mana zat pereaksi dapat bereaksi membentuk zat hasil dan zat hasil dapat bereaksi kembali membentuk zat pereaksi. Ciri-ciri dari reaksi bolak balik sebagai berikut.

• Reaksi ditulis dengan dua anak panah yang berlawanan (⇌).
• Reaksi berlangsung dari dua arah, yaitu dari kiri ke kanan dan dari kanan ke kiri.
• Reaksi tidak pernah berhenti karena komponen zat tidak pernah habis.
• Zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali menjadi zat mula-mula.

Contoh reaksi bolak-balik adalah reaksi pembentukan ammonia dari nitrogen dan hidrogen.

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

Reaksi irreversible atau reaksi satu arah yaitu zat pereaksi yang dapat berubah menjadi hasil, sedangkan zat hasil tidak dapat membentuk kembali zat pereaksi. Ciri-ciri reaksi satu arah sebagai berikut.

• Reaksi ditulis dengan satu anak panah
• Reaksi baru berhenti apabila salah satu atau semua reaktan habis.
• Reaksi berlangsung satu arah dari kiri ke kanan.
• Zat hasil reaksi tidak dapat dikembalikan seperti zat mula-mula.

Contoh reaksi satu arah pada pilihan jawaban antara lain:

*Reaksi fotosintesis pada tumbuhan

• CO₂(g) + H₂O(l) ⟶ C₆H₁₂O₆ + O₂(g)

*Reaksi pembakaran bahan bakar fosil

• bahan bakar fosil + O₂(g) ⟶ H₂O(l) + CO₂(g) + energi

*Reaksi pembentukan karbon dioksida dari karbon dan oksigen

• C(s) + O₂(g) ⟶ CO₂(g)

*Reaksi pembentukan garam dari natrium hidroksida dan asam klorida

NaOH(aq) + HCl(aq) ⟶ NaCl(aq) + H₂O(l) 

Jadi salah satu contoh reaksi bolak balik pada pilihan jawaban adalah reaksi pembentukan ammonia dari nitrogen dan hidrogen.

Diketahui:

• V = 5 L
• n awal SO₃ = 0,4 mol
• $\alpha=$ 25%

Ditanyakan:

$K_{\text{c}}?\$

Dijawab:

Tetapan Kesetimbangan ⟶ Pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi zat-zat produk yang dipangkatkan koefisien reaksinya, dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat reaktan yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Secara umum untuk reaksi kesetimbangan berikut:

aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)

rumusan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ($K_{\text{c}}$ ) adalah 

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^c\left[\text{D}\right]^d}{\left[\text{A}\right]^a\left[\text{B}\right]^b}$

Keterangan:

•  [A] = konsentrasi kesetimbangan A
•  [B] = konsentrasi kesetimbangan B
•  [C] = konsentrasi kesetimbangan C
•  [D] = konsentrasi kesetimbangan D

*Zat padat murni (s) dan zat cair murni (l) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi.

Untuk reaksi:

2SO₃(g) ⇌ 2SO₂(g) + O₂(g) 

Tetapan kesetimbangannya adalah

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{SO}_2\right]^2\left[\text{O}_2\text{}\right]}{\left[\text{SO}_3\right]^2}\ \$

• Tentukan mol pada saat reaksi (mol yang terdisosiasi)

$\alpha=\frac{\text{mol yang terdisosiasi}}{\text{mol mula−mula}}\times100\%\$

$\text{mol yang terdisosiasi}=\frac{\alpha\ \times\ \text{mol mula-mula}}{100\%}$

$\text{mol yang terdisosiasi}=\frac{25\%\ \times\ 0,4\ \text{mol }}{100\%}$

$\text{mol yang terdisosiasi}=\frac{1}{4}\times0,4\ \text{mol }$

$\text{mol yang terdisosiasi}=0,1\ \text{mol }\$

• Buat persamaan reaksi kesetimbangan dan tentukan mol mula-mula, mol reaksi, dan mol saat setimbang

• Tentukan konsentrasi zat-zat saat setimbang

$M\ =\frac{n}{V}$

$\left[\text{SO}_3\right]=\frac{n\ \text{SO}_3\ \text{saat setimbang}}{V}=\frac{0,3\ \text{mol}}{5\ \text{L}}=0,06\ \text{M}=6\times10^{-2\ }\text{M}$

$\left[\text{SO}_2\right]=\frac{n\ \text{SO}_2\ \text{saat setimbang}}{V}=\frac{0,1\ \text{mol}}{5\ \text{L}}=0,02\ \text{M}=2\times10^{-2\ }\text{M}$

$\left[\text{O}_2\right]=\frac{n\ \text{O}_2\ \text{saat setimbang}}{V}=\frac{0,05\ \text{mol}}{5\ \text{L}}=0,01\ \text{M}=1\times10^{-2\ }\text{M}$

• Hitung tetapan kesetimbangan

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{SO}_2\right]^2\left[\text{O}_2\text{}\right]}{\left[\text{SO}_3\right]^2}\ \ \$

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{2}\times10^{-2}\right]^2\left[\text{1}\times10^{-2}\text{}\right]}{\left[\text{}6\times10^{-2}\right]^2}\ \ \ \$

$K_{\text{c}}=\frac{\text{40}\times10^{-7}}{36\times10^{-4}}\ \ \ \ \$

$K_{\text{c}}=\text{1,11}\times10^{-3}\ \ \ \ \ \$

Jadi K_c untuk soal di atas adalah 1,11 x 10^-3.

Ada 3 syarat utama yang harus dipenuhi agar suatu reaksi dapat dikatakan reaksi kesetimbangan,yakni reaksinya berlangsung secara bolak balik, sistemnya tertutup, dan bersifat dinamis.

1. Reaksi bolak-balik

Salah satu syarat reaksi dalam keadaan setimbang adalah apabila reaksi berlangsung secara reversibel (bolak-balik). Pada reaksi bolak balik, laju reaksi pembentukan produk sama dengan laju penguraian reaktan. Reaksi yang berlangsung ke arah kanan (produk) akan berjalan semakin lambat karena jumlah reaktan semakin berkurang. Pada saat yang sama, mulai terjadi reaksi yang berlangsung ke arah kiri (reaktan) karena jumlah produknya semakin bertambah.

Suatu reaksi dapat menjadi reaksi kesetimbangan bila reaksi baliknya dapat dengan mudah berlangsung secara bersamaan, seperti yang terjadi pada proses penguapan air dan pengembunan air di dalam botol. Proses penguapan dan pengembunan dapat berlangsung dalam waktu yang bersamaan. Untuk pereaksi dan produk yang sifatnya homogen (fasa pereaksi dan hasil reaksinya sama), misalnya reaksi-reaksi gas atau larutan, reaksi akan lebih mudah berlangsung bolak-balik dibanding dengan reaksi yang heterogen. Umumnya reaksi heterogen dapat berlangsung bolak-balik pada suhu tinggi.

2. Sistem tertutup

Pada prinsipnya sistem tertutup yang dimaksud adalah tidak ada zat-zat yang keluar dari sistem. Jadi, semua reaktan dan produk berada di dalam sistem yang sama atau semua komponen yang terlibat dalam suatu reaksi tidak berubah. Misalnya pada reaksi pembentukan amonia dari gas nitrogen dan gas hidrogen. Ketiga komponen itu harus ada dalam 1 reaksi. Jika gas nitrogen atau gas hidrogen diambil dari sistem, maka tidak akan tercapai keadaan setimbang. Sistem tertutup bukan berarti reaksi harus terjadi dalam ruang (wadah) tertutup (meskipun diperlukan ruangan tertutup untuk reaksi yang melibatkan gas).

3. Bersifat Dinamis

Suatu reaksi dikatakan dalam keadaan setimbang apabila secara makroskopis tidak ada perubahan terhadap reaktan maupun produk. Artinya, sekilas reaksi dianggap sudah selesai karena reaktannya berkurang dan produknya sudah terbentuk. Akan tetapi secara mikroskopis, reaksi berlangsung terus-menerus (bersifat dinamis), baik ke arah produk maupun reaktan dengan laju reaksi pembentukan sama dengan laju penguraian. Pengurangan konsentrasi reaktan akan sebanding dengan pembentukan produk dan sebaliknya.

Jadi, suatu reaksi berada dalam keadaan setimbang apabila memenuhi syarat-syarat di bawah ini, kecuali reaksi terjadi di dalam wadah tertutup.